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Enhancement of photocatalytic reduction of Cr(VI) using hetero-system NiAl2O4/ZnO under visible light
(Aljest, 2019) Bouallouche Née Saadi, Rachida; Kebir, M.; Nasrallah, N.; Hachemi, M.; Amrane, A.; Trari, M.
Hexavalent chromium Cr(VI) is well known to be a toxic and non-biodegradable contaminant and can cause significant environmental damage if it is not eliminate from wastewater. However, it can be reduced to Cr(III), which is less toxic by photocatalysis process using the heterosystem NiAl2O4/ZnO. NiAl2O4 prepared by nitrate method crystalize in a spinel structure and was characterized, by XRD, FTIR, and SEM techniques. NiAl2O4 acts as electrons pump and the electron transfer to chromate is mediated via ZnO. Under the optimized conditions, the percentage of Cr(VI) reduction was 62 % for 20 mg/L, NiAl2O4/ZnO ratio (1/1) at pH~3.7 and under visible light. An improvement up to 72% was obtained when the reaction occurs in a Rishton reactor with six bleds after 6 h illumination. It is therefore concluded that the Cr(VI) photocatalytic reduction followed a pseudo first order kinetic model, in agreement with the Langmuir–Hinshelwood mechanism. This work revealed that the NiAl2O4/ZnO heterosystem exhibits a better photocatalytic efficiency for the photoreduction of Cr(VI) mainly due to the good separation of electron-hole pairs (e-/h+) in this combination.
Etude des procédés hybrides pour des traitements d'un effluent aqueux contaminé par des polluants
(2020) Bouallouche Née Saadi, Rachida
Le présent travail a pour objectif l'élimination des polluants tels que les colorants textiles rouge basique 46 (RB46), bleu basique 41 (BB41) et le chrome (VI) par des procédés couplant l'adsorption ou fenton avec les procédés d'oxydation avancés et le traitement biologique. La première étude menée dans cette thèse consiste dans un premier temps à l'élaboration du matériau NiAl2O4. Il a été synthétisé par voie nitrate dans le but d'augmenter la surface spécifique.Le matériau préparé a été caractérisé par les techniques suivantes : la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage couplée avec EDX, la spectroscopie infrarouge et BET. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions optimales susceptibles de conduire à un taux de réduction du chrome élevé. La conception d'un réacteur photochimique à double enveloppe a permis de faire une étude hydrodynamique afin d'optimiser le type de mobile ainsi que la vitesse d'agitation. Des différents résultats obtenus, il en ressort que les paramètres optimaux sont : La photoréduction est plus importante dans un milieu acide. Le rapport massique 50% NiAl2O4 / 50% ZnO a donné un meilleur rendement. La modélisation du phénomène d'adsorption montre que le modèle de Langmuir, représente d'une façon satisfaisante sur le déroulement global du processus photocatalytique. L'étude cinétique a montré que la réaction est d'ordre1. Le flux lumineux a une influence importante sur la photoréduction du Cr(VI), ce dernier assure une consommation énergétique rationnelle. Le mobile à six pales de type Rushton a donné de meilleurs résultats, ceci se traduit par une meilleure qualité de mélange de la solution. Une vitesse de 1000 tr/min correspond à une meilleure réduction de Cr(VI). La seconde étudeconsiste à tester le pouvoir adsorbant d'un charbon actif (les coquilles de noix)vis-à-vis de l'élimination de ces polluants et chercher à optimiser nos paramètres. L'équilibre est atteint à un temps de contact de 180 minutes ; pH acide pour le Chrome (VI), pH basique pour le RB46 et pour BB41 n'a aucune influence. La dose égale à 0,1 g/L avec une élimination de 98,13% du Chrome (VI), 0,075 g/L avec une éliminationde 99,66 % du BB41 et de 98,47 % du RB46 et une concentration initiale de la solution de 100 mg/L pour les deux colorants et 10 mg/L pour le Chrome (VI). Les isothermes de l'adsorption sur les trois polluants sont décrites par les modèles de Langmuir et l'adsorption des polluants sur le charbon actif est de nature endothermique. Les cinétiques sont contrôlées par le modèle pseudo-second ordre pour les trois polluants. Par ailleurs la similarité de l'évolution des constantes de vitesse de l'adsorption et de transfert de masse externe montre que l'adsorption est contrôlée par le phénomène de diffusion extra particulaire. La troisième étude, nous avons effectué une étude expérimentale comportant deux grandes parties : La première s'est axée sur l'élimination du colorant RB46 par le procédé hybride (Photocatalyse-Traitement biologique) et la deuxième partie s'est axée sur l'éliminationdu colorant BB41 par le procédé hybride (Phofenton-Traitement biologique). Ces résultats ont démontré que le procédé de photocatalyse hétérogène en utilisant le ZnO s'est avéré très efficace pour la dégradation des colorants synthétiques vu qu'on a observé des rendements d'élimination de 99 % pour RB46. Pour ce qui est du couplage des deux procédés, on a obtenu un rendement d'élimination de 99 % pour le RB46. Les tests effectués sur BB41par le procédé photofenton ont montré les paramètres optimaux : pH = 3, une concentration de 125ppm, choix du selNaCl à un effet plus considérable, temps t= 2 heures. La cinétique de dégradation photochimique est du premier ordre. Le temps de dégradation atteint de 70%. Les résultats obtenus lors de cette seconde étape montrent que Les résultats des tests de la DCO indiquent qu'il y'a eu un bon abattement de la pollution dite colorée de cette eau pour le polluant étudié. En conclusion les procédés hybrides sont très efficaces pour élimination des polluants
Synthesis, structural, and opto-electrochemical properties of cobalt aluminate type spinel and its use with ZnO for Cr(VI) photoreduction
(Springer, 2021) Bouallouche Née Saadi, Rachida; Kebir, Mohammed; Nasrallah, Noureddine; Saib, Faouzi; El Jery, Atef; Khezami, Lotfi; Trari, Mohamed
The discovery of the occurrence of inorganic pollutants in surface waters is identified in the system assessment quality. The most harmful elements are pesticides, persistent organic pollutants, pharmaceuticals, personal care products, and heavy metals are still dangerous to the environment due to their general uses. Chromate has the largest concentration compared to the other metals in the wastewater industries. This work evaluates the application of the spinel p-CoAl2O4 as a photocatalyst prepared by the nitrate synthesis process to reduce Cr(VI), a hazardous metal for the environment. The photocatalyst was characterized using thermal analysis (TG), X-ray diffraction, UV-diffuse reflectance spectroscopy, scanning electron microscopy, fluorescent X-ray, Fourier transform infrared spectroscopy, electrical conductivity, and photoelectrochemically. The results showed that the efficiency of optimum reduction of Cr(Vl) to Cr(IIl) photoreduction is more effective (77%) for pH = 3.6 than that at high pH values up to 8 (7%). Moreover, the effect of the hetero-system CoAl2O4/ZnO on photocatalytic efficiency was investigated. The photocatalytic activity increases up to 99% with 1 g L-1, a total catalyst dosage over the hetero-system CoAl2O4/ZnO at a ratio of 75%/25%. This data is better relative to CoAl2O4 or ZnO alone. The Cr(VI) photoreduction activity improvement was caused by the best separation and the photogeneration of electron-hole on the CoAl2O4/ZnO surfaces. Finally, the Lagergren pseudo-first-order and the Langmuir-Hinshelwood models fit well the experimental kinetics